হার্ডডিস্কে যেভাবে তথ্য সংরক্ষিত হয়

সভ্যতার শুরু থেকেই মানুষ তথ্য সংরক্ষণ করে আসছে। পাথর, মাটির ফলক ও কাগজের পর কম্পিউটারের যুগে এল পাঞ্চড কার্ড ও ম্যাগনেটিক ড্রাম। ১৯৫৬ সালে আইবিএম তৈরি করে প্রথম বাণিজ্যিক হার্ডডিস্ক ড্রাইভ ‘আইবিএম ৩০৫ র‍্যামাক’। ৫০টি বিশাল প্ল্যাটারে এর ধারণক্ষমতা ছিল মাত্র ৩.৭৫ মেগাবাইট! এরপর ধীরে ধীরে প্ল্যাটার ছোট হয় এবং প্রযুক্তি উন্নত হয়ে টেরাবাইট ক্ষমতার হার্ডডিস্ক বা এইচডিডি তৈরি হয়।
তবে আশির দশকে আসে আরেক বিপ্লব। ফুজিও মাসুওকার নেতৃত্বে তোশিবা তৈরি করে ফ্ল্যাশ মেমোরি এবং পরে ন্যান্ড ফ্ল্যাশ। ১৯৯১ সালে স্যানডিস্ক আইবিএমের জন্য ফ্ল্যাশভিত্তিক এসএসডি মডিউল তৈরি করে, যা আজকের আধুনিক মেমোরি কার্ড, পেনড্রাইভ ও এসএসডির ভিত্তি।
১৯৫৬ সালে আইবিএম তৈরি করে প্রথম বাণিজ্যিক হার্ডডিস্ক ড্রাইভ ‘আইবিএম ৩০৫ র‍্যামাক’কম্পিউটার যেকোনো লেখা, ছবি বা ভিডিওকে শেষ পর্যন্ত ০ ও ১–এ নামিয়ে আনে। তবে মেমোরির কোথাও ‘০’ বা ‘১’ লেখা থাকে না; বরং একটি নির্দিষ্ট ভৌত অবস্থাকে ০ বা ১ হিসেবে ধরা হয়।

হার্ডডিস্কে একটি মুভি জমা রাখতে কতগুলো পরমাণু লাগে১৯৫৬ সালে আইবিএম তৈরি করে প্রথম বাণিজ্যিক হার্ডডিস্ক ড্রাইভ আইবিএম ৩০৫ র‍্যামাক। ৫০টি বিশাল প্ল্যাটারে এর ধারণক্ষমতা ছিল মাত্র ৩.৭৫ মেগাবাইট!এইচডিডিতে এ অবস্থা তৈরি হয় চৌম্বকত্ব দিয়ে। এর প্ল্যাটারের ওপর অসংখ্য ক্ষুদ্র ম্যাগনেটিক গ্রেইন থাকে। রাইট হেড চৌম্বক ক্ষেত্রের মাধ্যমে এগুলোর চৌম্বকীয় বিন্যাস বদলে দেয়। পরে রিড হেড সেই চৌম্বকীয় অবস্থার পরিবর্তন ধরে বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তর করে, যা বিশ্লেষণ করে কম্পিউটার আবার ০ ও ১–এ ফিরিয়ে নেয়।
অন্যদিকে এসএসডির মেমোরি সেলগুলো মূলত বিশেষ ধরনের ট্রানজিস্টর। এর ভেতরে ফ্লোটিং গেট বা চার্জ–ট্র্যাপ অঞ্চলে কোয়ান্টাম টানেলিং নামের প্রক্রিয়ায় ইলেকট্রন আটকে রাখা হয়। ইলেকট্রন জমলে ট্রানজিস্টরের ভোল্টেজ বদলে যায়।
একজন ইউএস কোস্ট গার্ড অপারেটর IBM 305 RAMAC কম্পিউটার পরিচালনা করছেনএই বৈদ্যুতিক অবস্থা থেকেই সংরক্ষিত তথ্য নির্ধারণ করা হয়। আধুনিক টিএলসি বা কিউএলসি ন্যান্ডে একটি সেলে একাধিক চার্জ লেভেল আলাদা করে একাধিক বিট রাখা যায়।
কম্পিউটারে কোনো ফাইল ডিলিট করলে সঙ্গে সঙ্গে তা মুছে যায় না। ফাইল সিস্টেম শুধু ওই জায়গা খালি বলে চিহ্নিত করে। এইচডিডিতে নতুন ডেটা না লেখা পর্যন্ত পুরোনো তথ্য থেকেই যায়। তবে এসএসডিতে সরাসরি পুরোনো ডেটার ওপর নতুন ডেটা লেখা যায় না।
তাই নতুন ডেটা অন্য জায়গায় লেখা হয় এবং পরে ট্রিম ও গারবেজ কালেকশনের মাধ্যমে পুরোনো ডেটার ব্লকটি মুছে ফেলা হয়।
প্রকৃতির হার্ডডিস্কএসএসডির মেমোরি সেলগুলো মূলত বিশেষ ধরনের ট্রানজিস্টর। এর ভেতরে ফ্লোটিং গেট বা চার্জ–ট্র্যাপ অঞ্চলে কোয়ান্টাম টানেলিং নামের প্রক্রিয়ায় ইলেকট্রন আটকে রাখা হয়।তাহলে মেমোরি নষ্ট হয় কেন? এসএসডির ন্যান্ড ফ্ল্যাশে বারবার ডেটা লেখা ও মোছার সময় এর ভেতরের অক্সাইড স্তরে ক্ষয় জমে। ফলে একসময় ইলেকট্রন ধরে রাখার ক্ষমতা নষ্ট হয়ে যায়। অন্যদিকে এইচডিডিতে সাধারণত মোটর, অ্যাকচুয়েটর বা রিড/রাইট হেডের মতো যান্ত্রিক ত্রুটির কারণে ড্রাইভ অকেজো হতে পারে।
তথ্য সংরক্ষণের জন্য অপটিক্যাল ডিস্ক, ম্যাগনেটিক টেপ বা ক্লাউড স্টোরেজও ব্যবহৃত হয়। ক্লাউড স্টোরেজ মূলত বিশাল সার্ভারের এইচডিডি বা এসএসডি। সাশ্রয়ী দাম ও বেশি জায়গার জন্য এইচডিডি এবং দ্রুতগতির জন্য এসএসডি। তবে প্রয়োজন অনুযায়ী এই দুই প্রযুক্তির মিশ্রণই বর্তমানে সবচেয়ে কার্যকর।
লেখক: সফটওয়্যার ডেভেলপার, নেক্সালাইজ লিমিটেড
সূত্র: কম্পিউটার হিস্ট্রি মিউজিয়াম
*লেখাটি ২০২৬ সালে বিজ্ঞানচিন্তায় অক্টোবর সংখ্যায় প্রকাশিত
সিডিতে যেভাবে তথ্য সংরক্ষণ করা হয়